Estações Elevatórias de Água

Universidade Regional do Cariri URCA Pró Reitoria de Ensino de Graduação Coordenação da Construção Civil Disciplina: Hidráulica Aplicada Estações Elevatórias de Água Renato de Oliveira Fernandes Professor Assistente Dep. de Construção Civil/URCA renatodeof@gmail.com

Estações Elevatórias de Água São utilizadas na captação, adução, tratamento e distribuição de água. O uso intensivo gera elevados custos de energia elétrica

Estações Elevatórias de Água Estação elevatória é o conjunto das edificações, instalações e equipamentos, destinados a abrigar, proteger, operar, controlar e manter os conjuntos elevatórios (motor-bomba) que promovem o recalque da água.

Classificações das Bombas Centrifugas Quanto à trajetória do fluido Bombas radiais ou centrífugas: sua característica básica é trabalhar com pequenas vazões a grandes alturas, com predominância de força centrífuga; Bombas axiais: trabalha com grandes vazões a pequenas alturas. Bombas diagonais i ou de fluxo misto: caracterizam-se pelo recalque de médias vazões a médias alturas, sendo um tipo combinado das duas anteriores

Classificações mais importantes de Bombas Hidráulicas Quanto ao posicionamento do eixo Bomba de eixo vertical: utilizada em poços subterrâneos profundos. Bomba de eixo horizontal: é o tipo construtivo mais usado. Quanto à posição do eixo da bomba em relação ao nível da água Bomba de sucção positiva Bomba de sucção negativa ("afogada")

A escolha da bomba é feita através de: vazão de bombeamento altura manométrica total t capaz de ser produzida pela bomba a essa vazão Outras grandezas: a rotação, a potência absorvida e a eficiência

Bomba de sucção positiva Bomba de sucção negativa ("afogada")

Perda de Carga e Altura Manométrica Altura Manométrica da Instalação = Altura Geométrica + Perda de Carga (linear e localizada) Hm = H G + Hf + H loc Altura geométrica H G = H R + H S

Potência do conjunto motor-bomba. Q. H P man. F 75 B m S Considerar =1000 kgf/m 3 (massa específico da água); Q é a vazão em m 3 /s; H man é a altura manométrica em mca, B é o rendimento da bomba, m é o rendimento do motor, P é a potência obtida em cv (cavalo-vapor) e F s é um fator de serviço (ou de folga).

Roteiro simplificado para pré-dimensionamento das instalações de bombeamento 1. Definir a vazão de bombeamento (Q) com base no consumo máximo 2. Definir o número de bombas necessárias (no mínimo 2, sendo uma de reserva) 3. Estimar o diâmetro de recalque pela equação de Bresse: D=12X D=1,2.X 1/4.Q 0,5 X=tempo de funcionamento da bomba/24 horas

Roteiro simplificado para pré-dimensionamento das instalações de bombeamento 4. Definir o diâmetro da tubulação de sucção imediatamente superior a de recalque e verificar se as velocidade não superam ao especificado pela norma (NBR 12214 ) V (m/s)= Q(m 3 /s)/a(m 2 ) A = (3,14xD 2 )/4 Diâmetro nominal (mm) 50 75 100 150 200 250 300 400 Velocidade máxima (m/s) 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,40 1,50 5. Calcular a perda de carga linear na adutora. Para D>100 mm, utilizar a equação de Hazen- Williams.

Roteiro simplificado para pré-dimensionamento das instalações de bombeamento em que: h f L 10,64. Q C 1,85.DD 1,85 4,87 h f : perda de carga (m), L: comprimento da tubulação (m), Q: vazão (m 3 /s), C: coeficiente que depende d do tipo de material da tubulação (considerar C=130 para tubulação de ferro fundido), D: diâmetro da tubulação (m)

Roteiro simplificado para pré-dimensionamento das instalações de bombeamento 6. Calcular a perda de carga localizada: H loc 7. Calcular a altura manométrica (H man =H g +h f + H loc ), sendo H g a altura geométrica (diferença de cotas da captação até o reservatório) e h f o valor calculado no item 5 I di di t id 8. Indicar o rendimento requerido para a bomba e para o motor ( B e m )

Sugestão de rendimentos Pressão Vazão (L/s) Baixa 3 0,56 25 078 0,78 2 0,53 Alta 25 081 0,81 100 0,84 150 0,86 Grandes Vazões 1000 0,90 2000 0,91 Observe que o rendimento aumenta com a vazão e com a pressão

Sugestão de rendimentos Rendimento de bombas centrífugas (determinado fabricante) Q(L/s) 5 7,5 10 15 20 25 30 40 50 100 200 B (%) 52 61 66 68 71 75 80 84 85 87 88 Rendimento de motores elétricos (determinado fabricante) CV ½ ¾ 1 1 ½ 2 3 5 10 20 30 50 m (%) 64 67 72 73 75 77 81 84 86 87 88

Fator de folga (Fs) sugerido - Potência instalada Potência calculada Fator de folga (Fs) Até 2cv 50% de 2 cv a 5 cv 30% De 5 cv a 10 cv 20% de 10 cv a 20 cv 15% Acima de 20 cv 10% Azevedo Neto, 1998.

Roteiro simplificado para pré-dimensionamento das instalações de bombeamento Especificar a potência comercial do motor baseando-se na Tabela a seguir: Potências usuais de motores elétricos fabricados no Brasil (CV) ¼, 1/3, ½, ¾, 1, 1 ½, 2, 3, 5, 6, 7 ½, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 80, 100, 125, 150, 200 e 250

Fonte:Mecânica dos Fluidos Sylvio Reynaldo Bistafa

Exemplo de aplicação Em um projeto de abastecimento de água a vazão de adução foi determinada como sendo 12 m 3 /h. Dimensione a bomba para o recalque da vazão citada, considerando 0,27 m de perda de carga localizada (na sucção e recalque) e os dados indicados na figura abaixo. 47,59 m L R = 945,57 m D=? 9,60 10,86 m m 11,60 m D=?

Seleção de bomba conhecendo o fabricante Selecionando o intervalo de rotores mais indicado Fonte: http://www.ksb.com.br

Seleção de bomba conhecendo o fabricante